(57)【要約】    【課題】  防食皮膜や電磁シールド皮膜を形成する金属溶射法において、基材として種々の材料が選択でき、溶射金属の密着強度を高めた方法で高性能を提供することを課題とする。    【解決手段】  常温アーク式溶射機を用いて、アーク部に直接圧縮空気を当てず、負圧の空気で引くことによって、空気圧を高め、形状、大きさが均一で複雑な突起を有する錫の微細粒子を得る。低温の噴射空気によって、加速し基材に衝突した低融点、軟金属の錫溶融微細粒子は、効果的に冷却し、粗面化度の小さい面の隅々にまで入り込み、結合力を保つ。  溶射された錫皮膜の表面は、適度な粗さを持つので、上層に他の溶射材料で溶射を行い、皮膜を積層する。  高い電磁波シールド効果を長期間に渡って維持する錫は、建築資材を含む種々の基材に溶射可能であるので、常温アーク式溶射機を用い建築資材に溶射する。  鋼材を内蔵したコンクリートを基材として、錫は溶射皮膜を高い付着率で形成することができ、チタンを上層に溶射することによって、外部電源装置から電流を流すと電気防食効果を得る。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶射材料が基材とよい密着性を得られ、また次に施される材料ともよい密着性を有する材料（ボンディング材料）として、錫を溶射材料に用いた常温アーク式金属溶射法
【請求項２】
基材として、種々の材料が使用できることを特徴とする錫を溶射材料に用いた常温アーク式金属溶射法。
【請求項３】
建築構造物等に溶射皮膜を形成することができ、電磁シールド効果を得ることを特徴とする請求項１、請求項２記載の錫を溶射材料に用いた常温アーク式金属溶射法。
【請求項４】
鉄筋を内蔵したコンクリートを基材として、溶射皮膜を形成することができ、チタンを上層に溶射することによって、外部電源装置から電流を流すと電気防食効果を得ることを特徴とする請求項１、請求項２記載の錫を溶射材料に用いた常温アーク式金属溶射法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、防食皮膜を形成する工程や電磁シールド皮膜を形成する工程において、耐久性、作業性、環境性に優れる防食、電磁シールド処理を短時間、低コスト、高コストパフォーマンスでの実現を可能とした金属溶射法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の金属溶射法では、主に金属の下地面の防食性及び電磁シールド性を向上するために、亜鉛、アルミニウム、亜鉛−アルミニウム擬似合金、亜鉛−アルミニウム合金の少なくとも一種を材料として使用されたものが一般的であり、普及している。
【０００３】
金属溶射工程の前処理として、ブラスト材を下地面に投射するとともに投射したブラスト材と粉塵を回収する方法で粗面化下地を形成する必要がある。また、ブラスト材が使用できずに粗面形成剤を塗布することによって、粗面を形成する前処理も近年増えている。
【０００４】
金属皮膜を形成する金属溶射法としては、アーク式溶射法、ガス溶線式溶射法、ガス溶粉式溶射法、プラズマ式溶射法によるものが知られている。
【０００５】
アーク式溶射法は、電気アークにより溶射材料を溶融し、後方から空気を放出して、加速した溶融粒子を基材に衝突させ、皮膜を形成する。
【０００６】
ガス溶線式溶射法は、アセチレンガス及び酸素を燃焼させて、溶射材料を溶融し、その炎の勢いと周辺から放出する圧縮空気によって、溶融粒子を加速し、基材に衝突させ皮膜を形成する。
【０００７】
プラズマ式溶射法は、溶射ガン内で生じる直流プラズマジェットを用いて溶射材料を加熱・加速し、溶融又はそれに近い状態にして素地に吹き付けて皮膜を形成する。
【０００８】
また、熱膨張率に差のある基材と溶射材料を使用する場合には、これを緩和して密着強度を高めるためにMo、Ni-Al、Ni-Cr系合金等をつなぎの役目を果たすボンディング材として、使用する必要がある。
【０００９】
さて、近年身の回りには、無線電波や高圧送電線から出る電磁界など、ＯＡ機器に影響を及ぼす電磁波が発生している。オフィスなどでは、無線ＬＡＮへ移行により、外部へ情報が漏洩したり、携帯電話や外部からの電波の影響で、ネットワーク障害が発生している。  医療施設においては、特に電磁波の影響を受けて、誤動作を起こす恐れがある医療機器が数多くある。
【００１０】
このようなことから、近年ビル等の建築物に対する電磁シールドの必要性が、重要視されている。現在では、天井、壁、床のシールド材料として、銅、アルミニウム、炭素鋼、ステンレス鋼等の金属板、もしくは電磁シールド効果のある金属を網状に配置した繊維、ニッケルや銅を混入した塗料を用いている。
【００１１】
また、鉄筋コンクリートにおいて、コンクリート中の塩化物イオンが一定量以上になる場合や、コンクリートが空気中の二酸化炭素と反応してｐＨが低下すると、不動態皮膜が破壊され鋼材は腐食する。これらに対する電気防食法として、チタン線材をアーク溶射機を用いてコンクリート表面に溶射する。電源装置のプラス側に白金チタン線を、マイナス
側に鉄筋をつなぎ、両者間に防食電流を発生させ、鉄筋を防食する方法がある。
【特許文献１】特許第２７９９７１８号
【特許文献２】特許第２７４２５３６号
【特許文献３】特開平０４−０２７４６１号
【非特許文献１】馬込正勝  編集委員長  「溶射技術マニュアル」日本規格協会  １９９８年
【非特許文献２】電気学会  電磁波の散乱・吸収計測技術調査専門委員会編  「電磁波の散乱・吸収計測と建築電磁環境」  コロナ社  ２０００年
【非特許文献３】日本材料科学会編  「表面処理と材料」  裳華房  １９９６年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、従来の金属溶射法によれば、金属溶射の限られた条件においてしか、安定した密着強度を確保することができず、金属皮膜の密着性が極端に低下し、皮膜が剥離しやすくなり好ましくない。
【００１３】
特に、アルミニウム溶射皮膜は溶射直後に皮膜が収縮する性質があるため、前処理が適当でない場合には溶射皮膜と素地との接触面においてせん断力が発生し、溶射皮膜が素地から遊離したり、端部においてはく離するようになる。
【００１４】
基材が金属でない場合に、金属を溶射材料として使用するのは、通常溶射時に高温になり、基材に悪影響を与える。付着率も融点の低い亜鉛合金などは、２０％程度が気化し、拡散飛行することにより５０％前後に低下する。また、溶射の温度を下げると溶射の粒子の大きさがばらつき、密着強度が弱まるなどの影響が出る場合が多い。
【００１５】
また、前処理に粗面形成剤を用いて粗面化処理を行った場合には、粗面形成剤の接着剤が溶出し、粗面形成剤が剥離してしまうため高温溶射が困難である。
【００１６】
そこで、この発明は、防食皮膜や電磁シールド皮膜を形成する金属溶射法において、基材として種々の材料が選択でき、溶射金属の密着強度を高めた方法で高性能を提供することを課題とする。
【００１７】
さらに、従来の建築構造物に電磁シールドを施す処理は、アルミニウムや銅の板材を壁全体に貼るために、高重量でとても高価である。アルミニウムや銅の板材同士の継ぎ目があると、そのシールド効果は、継ぎ目が長いと劣化量は大きくなるので、これを埋める必要がある。
【００１８】
そこで、この発明は、錫を溶射材料に用いた常温アーク式金属溶射法で、建築構造物に電磁シールド処理を簡便、軽重量、安価そして環境対策も同時に実現できる方法を提供することを課題とする。
【００１９】
また、建築構造物に対する電気防食法のチタン溶射方式は、コンクリート表面にチタンの溶射を行うが、表面の粗面化処理が難しく、非常に溶射皮膜の付着率が低い。粗面形成剤を塗布した場合でも、チタンの溶射は高温での溶射になるため、粗面形成剤が剥離しやすくなり、効果的ではない。
【００２０】
そこで、この発明は、電気防食法のチタン溶射方式において、鋼材内臓のコンクリートと溶射されたチタンの密着強度を高めた方法で高性能を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
以上の課題を解決するために、請求項１の発明は、基材に粗面化下地を形成する工程が
簡便なボンディングの材料として、錫を溶射材料に用いた常温アーク式金属溶射法である。
【００２２】
常温アーク式溶射機を用いて、アーク部に直接圧縮空気を当てず、負圧の空気で引くことによって、空気圧を高め、形状、大きさが均一で複雑な突起を有する錫の微細粒子を得る。低温の噴射空気によって、加速し基材に衝突した低融点、軟金属の錫溶融微細粒子は、効果的に冷却し、粗面化度の小さい面の隅々にまで入り込み、結合力を保つ。この結合の様子を図１に示す。
【００２３】
溶射された錫皮膜の表面は、適度な粗さを持つので、上層に他の溶射材料で溶射を行い、皮膜を積層する。特に、粗面形成剤の塗布の代わりに用いると、高い融点を持つ金属の積層溶射も可能であり、有効である。
【００２４】
請求項２の発明は、基材として種々の材料が使用できることを特徴とする錫を溶射材料
に用いた常温アーク式金属溶射法である。
【００２５】
錫を溶射材料に用いた常温アーク式金属溶射法は、溶射温度が低い（６０℃〜７０℃）ため、基材の酸化が少なく、剥離しにくい。また、溶射材料の錫と基材との温度差も小さいので熱膨張率による剥離も少ない。以上の理由から、紙、木材、石膏等種々の材料を基材として、溶射を可能にしている。
【００２６】
請求項３の発明は、建築構造物等に、電磁シールド皮膜の形成を可能としたことを特徴とする錫を溶射材料に用いた常温アーク式金属溶射法である。
【００２７】
低融点、軟金属の特徴を持った錫を溶射材料に用いた常温アーク式金属溶射法は、請求項２で示したように、紙、木材、石膏等の建築資材への溶射を可能にしたものである。また、常温アーク式金属溶射機は、軽量かつ小型であるために、移動が簡便で、建築現場においての作業を可能にしている。複雑な形状の部屋に対しても溶射は、金属板を貼るよりも作業は簡単であり、当然継ぎ目も発生させることはない。
【００２８】
錫のシールド効果については、ＳＢＣパネル（２００ｍｍ×２００ｍｍ×４ｍｍ）に錫を、常温アーク式金属溶射法によって、５０μｍの厚みで溶射した結果を図２に示す。１００ＭＨｚから１０００ＭＨｚにおいて、６０ｄＢ程度電磁波を減衰させることができることがわかる。また、比導電率が０．１５、比透磁率が１．０であることからも、周波数の高いところでの電磁波シールド効果を期待できることがわかる。
【００２９】
より高いシールド効果を必要とする場合には、請求項１で示したように、錫溶射をボンディング材として、電磁波環境に応じたシールド効果の高い金属の溶射皮膜を積層する。
【００３０】
また、錫は環境に対しても安全な物質として認められているので、建築材料として安心して使用できる。
【００３１】
請求項４の発明は、鋼材を内蔵したコンクリートを基材として、溶射皮膜を高い付着率で形成することができ、チタンを上層に溶射することによって、外部電源装置から電流を流すと電気防食効果を得ることを特徴とする錫を溶射材料に用いた常温アーク式金属溶射法である。
【００３２】
低融点、軟金属の特徴を持った錫を溶射材料に用いた常温アーク式金属溶射法は、請求項２で示したように、粗面化処理を行うことが難しい紙、木材、石膏等の建築資材への溶射を可能にしたものであるので、コンクリートに対しても高い付着率が得られる。コン
クリート表面をサンドブラストによって下地処理をしておくと、より付着率は高められる。
【００３３】
また、溶射された錫皮膜の表面は、適度な粗さを持つので、上層にチタン線材の溶射を行い、皮膜を積層する。特に、粗面形成剤の塗布の代わりに、錫をボンディング材として常温アーク溶射を行うと、高い融点を持つチタンの積層溶射も可能であり、有効である。
これで、基本的な電気防食機能を得ることができる。
【発明の効果】
【００３４】
請求項１の発明の錫をボンディング材料に用いた常温アーク式金属溶射法によれば、溶射温度が低い（６０℃〜７０℃）ため、基材の酸化が少なく、溶射で加熱・加速された微細粒子の錫が素地表面の凹凸に数多くかみ合うことにより、高い密着強度が得られ剥離しにくい。
【００３５】
さらに、溶射材料の錫（ボンディング材）と基材との温度差も小さいので熱膨張率による剥離も少ない。溶射された錫皮膜の表面は、適度な粗さを持つので、基材と使用目的に応じた上層の溶射皮膜を、高い密着強度で結びつけることができ、長い期間に渡って上層の溶射皮膜の効能を持続することができるので、メンテナンス頻度、費用の軽減を実現することができる。
【００３６】
また、ボンディング材に使用する錫は、上層の溶射材料として、あらゆる金属を選択することができるため、常に目的に対して、最適の材料を溶射できる。
【００３７】
請求項２の発明の基材として種々の材料が使用できることを特徴とする錫を溶射材料に用いた常温アーク式金属溶射法によれば、溶射材料の付着率を高めることができ、少ない材料ですむため、低コストが得られる。また、密着強度も高くメンテナンス頻度を下げることができる。
【００３８】
請求項３の発明の建築構造物等に、電磁シールド皮膜の形成を可能としたことを特徴とする錫を溶射材料に用いた常温アーク式金属溶射法によれば、建物の形状に関わることなく容易に作業ができ、シールド効果の劣化に多大な影響を及ぼすスリットも皆無にできる。
また、現場の電磁波環境を測定し、シールド皮膜を厚くすることや減衰させるべき周波数に応じた金属シールド材料を重ねて溶射することにより、一層のシールド効果を得ることも可能である。
【００３９】
請求項４の発明の鋼材を内蔵したコンクリートを基材として、溶射皮膜を高い付着率で形成することができ、チタンを上層に溶射することによって、外部電源装置から電流を流すと電気防食効果を得ることを特徴とする錫を溶射材料に用いた常温アーク式金属溶射法によれば、電気防食工法のチタン溶射方式において、陽極に使用するチタン溶射皮膜形成を非常に高い付着率で行なえるので低コストを実現できる。また、粗面形成剤を使用した場合には、粗面形成剤と一緒に剥離しやすいが、この発明によると非常に密着強度が高く、メンテナンスの頻度が減る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
この発明の一実施形態を、以下に示す。
まず、金属溶射工程の前処理として、ブラスト材を基材面に投射するとともに投射したブラスト材と粉塵を回収する方法で粗面化下地を形成する工程は、溶射金属の密着強度を左右する重要な工程であり、錆、劣化皮膜、オイルや塩分等を完全に除去し基材からの錆要因をなくし、基材鋼板の表面粗さをＩＳＯに規定された除せい度（Ｓａ）が２．０以上、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に規定された表面粗さ（十点平均粗さＲｚ）が４０μｍ以上に処理するのが望ましい。しかし、本発明では、基材として種々の材料を選択するため、各々の基材に対して可能な程度の粗面化処理でよい。溶射材料として、錫を使用しているので基本的に粗面化処理を施さなくても、十分な密着強度は得られる。
【００４１】
次に、本発明者考案の常温アーク式溶射機（例えば、特許第２７９９７１８号明細書、特許第２７４２５３６号明細書、特開平０４−０２７４６１号公報に記載の各装置）を用い、溶射を行う。これらの溶射機は、低温の空気または不活性気体を高速に噴射し、その気流により発生する減圧部において２本の錫ワイヤをアークにより同時に溶融し、高速の気流に引っ張り込み載せる。急激に過冷却されて微粒化しつつ下地粗面に食い込み、低温で強固に皮膜を生成する。
【００４２】
この錫皮膜の表面は適度な粗面になっているので、これをボンディング材として上層に目的とする防錆や防食の効果を持った材料を溶射する。他の方式の溶射機を用いてセラミック等を溶射することも可能である。
【００４３】
基材が金属以外で、溶射しようとしている材料を直接溶射できない場合に、常温アーク式溶射で錫を第１層として溶射しておくとよい。
【００４４】
また、建築物に電磁シールド皮膜を施工する場合に、基材として種々の材料が使用できる錫を溶射材料に用いた常温アーク式金属溶射法は、天井、壁、床に対して、材料、凹凸などの施工条件に制限を受けることなく、スプレー塗装を行なうような感覚で、容易に均一な厚みで任意の厚さの皮膜を形成する。乾燥時間を必要としないので、直ちにシールド性能評価を行い、性能を満たしていない場合は、さらに厚さを増す、もしくは減衰させたい周波数の電磁波に適合した材料を上層に溶射する。シールド性能を満たせば、溶射を施した天井、壁、床等に表面処理を行なう。
【００４５】
「実施形態の効果」
この実施形態によれば、溶射材料として錫を使用するため、基材を選ぶことなく７０％程度の付着率が安定的に得られる。
【００４６】
常温アーク式溶射機は、小型、軽量で操作が簡単なおかつ作業性に優れ、電気を用いるためランニングコストも安い。
【００４７】
建築構造物に電磁波シールド処理を行なうとき、シールド効果に大きな影響を与える皮膜の厚さのコントロールが簡単に行なえ、継ぎ目もなくすことが容易である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】粗面化処理した基材の表面に錫を常温アーク式金属溶射法で溶射し、皮膜を形成した断面図である。
【図２】ＳＢＣパネル（２００ｍｍ×２００ｍｍ×４ｍｍ）に錫または、亜鉛アルミニウムを、常温アーク式金属溶射法によって溶射した時の電磁波の周波数−電磁波減衰特性である。
【符号の説明】
【００４９】
１  粗面化処理した基材
２  錫溶融微細粒子
【図１】
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【図２】
2005336556.tif 000004